基于双电极组的微流控芯片、充电系统及其制备方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于双电极组的微流控芯片、充电系统及其制备方法。所述微流控芯片包括：分散相输送流道、第一连续相流道及第二连续相流道、液滴生成流道、液滴输送流道、第一电极流道及第二电极流道、第一充电电极及第二充电电极；第一充电电极及第二充电电极在所述流道基片及封合基片键合时与第一电极流道及第二电极流道的电极形状相同；第一充电电极及第二充电电极适于对所述第一电极流道及第二电极流道中的第一导电溶液及第二导电溶液提供充电电压，以使所述液滴生成流道及液滴输送流道中的分散相导电溶液静电感应；所述分散相导电溶液通过所述静电感应生成带电液滴。本发明专利技术能够改善微流控技术的充电结构，提高生成液滴与液滴充电的效率。与液滴充电的效率。与液滴充电的效率。

【技术实现步骤摘要】
基于双电极组的微流控芯片、充电系统及其制备方法


[0001]本专利技术涉及微流控
，特别涉及一种基于双电极组的微流控芯片、一种基于微流控芯片的双电极组充电系统及一种微流控芯片的制备方法。

技术介绍

[0002]微流控技术拥有诸多优点，譬如：高效率、试剂消耗量小、体积小、无污染等特点使得液滴微流控技术从无到有，发展迅速。基于液滴的微流控技术是微流控领域中一个具有重大潜力的方向，液滴微流控技术旨在通过不相容的多相流体构造离散的微液滴，微液滴相互独立的性质可保证生化反应在像隔室一样的微液体环境中进行，可实现数字化、可编程化，为解决生化医疗方面极具挑战的研究问题提供了平台。
[0003]鉴于微液滴技术消耗试剂少，均匀性好，具有较高的比表面积，可独立控制的优点，微液滴已成为生物、化学、医疗、材料制备应用中的重要实验平台。复杂的生化研究往往涉及液滴样品的封装、混合、反应和测量等一系列复杂的处理过程，液滴分选、分裂、融合、捕获、释放等精准液滴操控技术将使这些复杂的处理过程变得更加便捷、简单，为对液滴完成上述操作，目前采用多种方法进行处理，譬如：基于声学的方法、基于磁学的方法、基于热学的方法、基于电学的方法等，其中基于电学的方法由于其响应快、可控性高、兼容性好、容易实施等优点使其成为对液滴操作最有可行性的一种方法。
[0004]目前基于电学的方法进行液滴的操作，研究人员已经使用过介电泳法、电湿润法、静电法等来对液滴进行分离、合并、高效分选，其中：介电泳法结构简单但是对液滴的操作效率比较低、产生的介电泳力也较小；电湿润方法是通过改变电压来改变微流控芯片表面的润湿性完成对液滴的操作，操作效率低，难以实现高速稳定的液滴操作；静电法虽然可以稳定的进行液滴操作，但是现阶段中静电法相关芯片对液滴充电结构较为复杂需要设置专门电极接触液滴，难以实施。总的来说，上述液滴操作方法中没有办法同时达到简洁、高效、快速、无污染的效果。
[0005]公开号为CN103865795B的中国专利技术专利于2014年6月18日公开了一种电压控制分选细胞的微流控芯片，涉及一种电压控制分选细胞的微流控芯片，属于微流控芯片领域。该电压控制分选细胞的微流控芯片包括：液滴产生部，充电部，电压控制部和液滴收集部；所述液滴产生部包括海藻酸钠通道和与海藻酸钠通道垂直的油通道；所述充电部包括海藻酸钠通道和分布在海藻酸钠通道两侧的充电电极；所述电压控制部包括两条海藻酸钠子通道，皆与海藻酸钠通道相连，并且连接点有一三角形尖劈；两条海藻酸钠子通道的两侧皆分布充电电极，且海藻酸钠子通道在进入充电电极之前连接一注油管道。
[0006]该电压控制分选细胞的微流控芯片虽然提供了一种生成液滴与液滴充电独立进行的结构，可完成液滴生成与充电，但是存在多种不足，具体缺陷为：
[0007]一、液滴充电结构复杂，该液滴芯片充电结构是由金属薄膜电极组成，需要在基板上进行金属电极的制备，使得制备工艺复杂，增加芯片制备难度。
[0008]二、该技术方案采用非接触式充电，当该专利技术专利的微流控芯片的充电区域内存
在两个或多个液滴时，无法完成对单个液滴的充电，产生的电量少，液滴带电量少，充电效果低；且该微流控芯片难以实现单个液滴的可控按需充电，无法充分控制，使得液滴呈现正电、负电、不带电的特性。
[0009]三、该技术方案中液滴微流控芯片生成液滴后难以实现单个液滴充电，液滴的生成与充电结构分离，当区域内存在两个液滴时，充电就是两个同时充，无法做到单个充电。
[0010]四、该技术方案对芯片充电与生成液滴分离，无法实现生成液滴与液滴充电同时完成，芯片结构非常复杂。

技术实现思路

[0011]本专利技术技术方案解决的技术问题为：如何改善微流控技术的充电结构，提高生成液滴与液滴充电的效率。
[0012]为了解决上述技术问题，本专利技术技术方案提供了一种基于双电极组的微流控芯片，包括：流道基片及封合基片，所述流道基片上设有：分散相输送流道、第一连续相流道及第二连续相流道、液滴生成流道、液滴输送流道、第一电极流道及第二电极流道；
[0013]所述分散相输送流道适于输送分散相导电溶液，所述第一连续相流道及第二连续相流道适于分别输送第一连续相流体及第二连续相流体，所述分散相输送流道、第一连续相流道及第二连续相流道交叉连接以形成十字交叉处，使所述分散相导电溶液在所述十字交叉处与所述第一连续相流道及第二连续相流道交汇，以进入所述液滴生成流道；所述分散相导电溶液在所述液滴生成流道受到所述第一连续相流体及第二连续相流体的剪切力以在所述液滴生成流道生成被包裹液滴；所述液滴生成流道适于连接至所述液滴输送流道，所述液滴输送流道连接至液滴收集口；
[0014]所述第一电极流道及第二电极流道适于对称地设于所述液滴输送流道的两侧，以分别通入第一导电溶液及第二导电溶液；
[0015]所述封合基片上设有：第一充电电极及第二充电电极；所述第一充电电极及第二充电电极在所述流道基片及封合基片键合时与所述第一电极流道及第二电极流道的电极形状相同；
[0016]所述第一充电电极及第二充电电极适于对所述第一电极流道及第二电极流道中的第一导电溶液及第二导电溶液提供充电电压，以使所述液滴生成流道及液滴输送流道中的分散相导电溶液静电感应；所述分散相导电溶液通过所述静电感应生成带电液滴。
[0017]可选的，所述第一充电电极及第二充电电极还适于在所述第一电极流道及第二电极流道中缺少所述第一导电溶液及第二导电溶液时直接对所述液滴生成流道及液滴输送流道中的分散相导电溶液提供所述充电电压，以使所述分散相导电溶液静电感应。
[0018]可选的，所述流道基片上还设有：分散相入口、第一连续相入口、第二连续相入口、第一导电溶液入口、第一排气口、第二导电溶液入口、第二排气口及所述液滴收集口；所述分散相输送流道的一端连接至所述分散相入口以接入所述分散相导电溶液，另一端连接至所述十字交叉处；所述第一连续相流道及第二连续相流道的一端分别连接至所述第一连续相入口及第二连续相入口以分别接入所述第一连续相流体及第二连续相流体，另一端都连接至所述十字交叉处；所述第一电极流道及第二电极流道的一端分别连接至所述第一导电溶液入口及第二导电溶液入口，另一端分别连接至所述第一排气口及第二排气口；
[0019]所述流道基片上还设有：分散相入口接头、第一连续相入口接头、第二连续相入口接头及液滴收集出口接头；所述分散相入口接头、第一连续相入口接头、第二连续相入口接头及液滴收集出口接头对应地与所述分散相入口、第一连续相入口、第二连续相入口及液滴收集口同轴配合并连接贯通。
[0020]可选的，所述封合基片上还设有：第一电极接口及第二电极接口；所述第一充电电极及第二充电电极的两端分别设有所述第一电极接口及第二电极接口。
[0021]可选的，所述第一电极流道及第二电极流道为以所述液滴输送流道为中心线对称设置的U型流道；所述第一电极流道及第二电极流道的底部接近于所述液滴输送流道设置，U型开口则远离所述液滴输送本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双电极组的微流控芯片，包括：流道基片及封合基片，其特征在于，所述流道基片上设有：分散相输送流道、第一连续相流道及第二连续相流道、液滴生成流道、液滴输送流道、第一电极流道及第二电极流道；所述分散相输送流道适于输送分散相导电溶液，所述第一连续相流道及第二连续相流道适于分别输送第一连续相流体及第二连续相流体，所述分散相输送流道、第一连续相流道及第二连续相流道交叉连接以形成十字交叉处，使所述分散相导电溶液在所述十字交叉处与所述第一连续相流道及第二连续相流道交汇，以进入所述液滴生成流道；所述分散相导电溶液在所述液滴生成流道受到所述第一连续相流体及第二连续相流体的剪切力以在所述液滴生成流道生成被包裹液滴；所述液滴生成流道适于连接至所述液滴输送流道，所述液滴输送流道连接至液滴收集口；所述第一电极流道及第二电极流道适于对称地设于所述液滴输送流道的两侧，以分别通入第一导电溶液及第二导电溶液；所述封合基片上设有：第一充电电极及第二充电电极；所述第一充电电极及第二充电电极在所述流道基片及封合基片键合时与所述第一电极流道及第二电极流道的电极形状相同；所述第一充电电极及第二充电电极适于对所述第一电极流道及第二电极流道中的第一导电溶液及第二导电溶液提供充电电压，以使所述液滴生成流道及液滴输送流道中的分散相导电溶液静电感应；所述分散相导电溶液通过所述静电感应生成带电液滴。2.如权利要求1所述的基于双电极组的微流控芯片，其特征在于，所述第一充电电极及第二充电电极还适于在所述第一电极流道及第二电极流道中缺少所述第一导电溶液及第二导电溶液时直接对所述液滴生成流道及液滴输送流道中的分散相导电溶液提供所述充电电压，以使所述分散相导电溶液静电感应。3.如权利要求1或2所述的基于双电极组的微流控芯片，其特征在于，所述流道基片上还设有：分散相入口、第一连续相入口、第二连续相入口、第一导电溶液入口、第一排气口、第二导电溶液入口、第二排气口及所述液滴收集口；所述分散相输送流道的一端连接至所述分散相入口以接入所述分散相导电溶液，另一端连接至所述十字交叉处；所述第一连续相流道及第二连续相流道的一端分别连接至所述第一连续相入口及第二连续相入口以分别接入所述第一连续相流体及第二连续相流体，另一端都连接至所述十字交叉处；所述第一电极流道及第二电极流道的一端分别连接至所述第一导电溶液入口及第二导电溶液入口，另一端分别连接至所述第一排气口及第二排气口；所述流道基片上还设有：分散相入口接头、第一连续相入口接头、第二连续相入口接头及液滴收集出口接头；所述分散相入口接头、第一连续相入口接头、第二连续相入口接头及液滴收集出口接头对应地与所述分散相入口、第一连续相入口、第二连续相入口及液滴收集口同轴配合并连接贯通。4.如权利要求1或2所述的基于双电极组的微流控芯片，其特征在于，所述封合基片上还设有：第一电极接口及第二电极接口；所述第一充电电极及第二充电电极的两端分别设有所述第一电极接口及第二电极接口。5.如权利要求1所述的基于双电极组的微流控芯片，其特征在于，所述第一电极流道及第二电极流道为以所述液滴输送流道为中心线对称设置的U型流道；所述第一电极流道及
第二电极流道的底部接近于所述液滴输送流道设置，U型开口则远离所述液滴输送流道设置；所述第一充电电极及第二充电电极为相同U型的电极，在所述流道基片及封合基片键合时，所述第一充电电极及第二充电电极以所述液滴输送流道为中心线对称设置，且所述第一充电电极及第二充电电极的底部接近于所述液滴输送流道设置，U型开口则远离所述液滴输送流道设置。6.如权利要求1或2所述的基于双电极组的微流控芯片，其特征在于，所述第一充电电极及第二充电电极通过Lift
‑
Off工艺制备得到。7.如权利要求4所述的基于双电极组的微流控芯片，其特征在于，所述第一充电电极、第二充电电极、第一电极接口及第二电极接口由氧化硅
‑
铝自底层往上堆叠构成。8.如权利要求1或2所述的基于双电极组的微流控芯片，其特征在于，所述十字交叉处适于向上连接至所述第一连续相流道、向下连接至所述第二连续相流道、向左连接至所述分散相输送流道、向右依次连接至所述液滴生成流道及液滴输送流道。9.一种适用于微流控芯片的双电极组充电系统，所述微流控芯片由流道基片及封合基片键合而成，其特征在于，包括：设于所述流道基片的第一电极流道及第二电极流道，以及设于所述封合基片的第一充电电极及第二充电电极；所述第一充电电极及第二充电电极在所述流道基片及封合基片键合时与所述第一电极流道及第二电极流道的电极形状相同；所述流道基片还设有液滴生成流道及液滴输送流道，所述第一电极流道及第二电极流道对称地设于所述液滴输送流道的两侧，以分别通入第一导电溶液及第二导电溶液；所述第一充电电极及第二充电电极适于对所述第一电极流道及第二电极流道中的第一导电溶液及第二导电溶液提供充电电压，以使所述液滴生成流道及液滴输送流道中的分散相导电溶液静电感应；所述分散相导电溶液通过所述静电感应生成带电液滴。10.如权利要求9所述的适用于微流控芯片的双电极组充电系统，其特征在于，所述第一充电电极及第二充电电极还适于在所述第一电极流道及第二电极流道中缺少所述第一导电溶液及第二导电溶液时直接对所述液滴生成流道及液滴输送流道中的分散相导电溶液提供所述充电电压，以使所述分散相导电溶液静电感应。11.如权利要求9或10所述的适用于微流控芯片的双电极组充电系统，其特征在于，所述封合基片上还设有：第一电极接口及第二电极接口；所述第一充电电极及第二充电电极的两端分别设有所述第一电极接口及第二电极接口。12.如权利要求9或...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：上海纬冉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：